化学工业的现状及发展趋势

化学工业的现状及发展趋势 李伟 攀枝花学院 四川 攀枝花 摘 要 现代化学工业的现状主要集中表现在 能源 材料 医药 环境等方面 其中能源 作为主要的发展方向 根据现代化学工业在能源和环境两方面可以得知 发展清洁 高效 全球化的能源是必由之路 这些能源我们可以在生物体内提取 比如 我们就可以从不同 的生物体中提炼出生物柴油等一系列的清洁能源 关键词 能源 污染 材料 医药 生物柴油 Abstract Modern chemistry of the present condition mainly concentrates performance at Energy Material Medicine Environment Etc Aspect among them the energy is a main development direction Can know in the energy and the environment both side according to the mordern chemistry industry The development sweeps effciently the energy of globalization is necessarily from its road These energy we can withdraw in the living creature body For example we can refine birth thing diesel to wait a series from the different living creature body of sweep energy Key Words Energy Pollution Material Medicine Living Creature Diesel 一 化学工业的现状 从形式上看 现代化学工业正经历了单元操作和传递原理与化学反应工程这两个发展阶段 后 正在孕育着一个新的发展阶段的过程 从社会现状看 随着社会的快速发展 各行各 业进行生产都接触到能源和材料方面的问题 而在制药方面则关乎到人类的健康的问题 而之下所影响最深远的是环境问题 正是这一系列的原因将能源 材料 制药 环境等推 到了现代化学工业的前言 一 能源 能源是人类活动的基础 在某种意义上讲 人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进 能源技术的使用 当今世界 能源的发展 能源和环境 是世界 全人类共同关注的问题 而从我国的能源结构和储量 表 1 1 可以看出它也是我国社会经济发展的重大问题 我国的能源结构和储量 数据指标 项目 原煤 亿吨 原油 亿吨 天然气 亿立方米 水能 亿千瓦时 总资源量 50592 20 1000 381400 59221 8 世界总量 1195748 4 51172 8 79330827 1 413095 我国占世界比 4 7 2 0 0 5 14 3 探明量 可开发 10077 160 20606 19233 表 1 1 根据 EIA 预测 世界能源消费总量在从 2001 年到 2025 年的 24 年内将增加 54 全球能源 消费总量预计将从 2001 年的 404 1015 Btu 增加到 2025 年的 623 1015Btu Btu 英制热 量单位 1Btu 1055 056 焦耳 由此可见解决能源问题是化学工业的首要问题 二 材料 材料是人类用于制造物品 器件 机构 机器或其他产品的那些物质 材料是人类赖以生 存和发展的物质基础 20 世纪 70 年代人们把信息 材料和能源誉为当代的三大支柱 80 年代以高技术群为代表的新技术革命 有把新材料 信息技术和生物技术并为新技术革命 的重要标志 这主要因为材料与国民经济建设 国防建设和人民生活密切相关 而现代化 学工业所关注的是新型材料 正在发展 且具有优异性能和应用前景的一类材料 新型材 料与传统材料之间没有明显的界限 传统材料通过采用新技术 提高技术含量 提高性能 大幅度增加附加植而成为新型材料 比如 新型高分子功能材料 磁性材料 磁性材料的主要优点有 密度小 耐冲击强度 大 制品可以进行切割 切削 钻孔 焊接 层压和压花等加工 且使用进不会发生碎裂 它可采用一般通用的加工方法进行加工 易于加工成尺寸精度高 薄壁 复杂形状的制品 可成型带嵌件制品 对电磁设备实现小型化 轻量化 精密化和讥性化的目标起着关键的 作用 有了这种材料 将大大有益于我们的生活 所以 新型材料也成为化学工业的目标 三 制药 化学药品的生产部门 有原料药生产和药物制剂生产两部分组成 原料药是药品生产的基 础 但必须加工成适合于服用的药物制剂 才成为药品 在中国 制药工业还包括传统的 中药生产 制药工业既是国民经济的一个部门 又是制病 防病 保健 计划生育的社会 福利事业 而且 现代社会高速发展 变化极大 人们对于健康十分的关心 也将药业推 向了前言 四 环境 环境问题与资源 人口已被国际社会公认为影响 21 世纪可持续发展的三大问题 而环境与 我们最为亲近 现在环境主要面对的是 水 空气 土壤方面的污染 一 水污染 水污染是指污染物进入水体中的数量达到水体原有功能的程度 现在水污染十分的严重 全世界污染而不能喝的水的地方很多 我国 1997 年废水排放量达 416 亿吨 其中工业排放 227 亿吨 生活排放 189 亿吨 近几年来 我国的水系受到了严重的污染 据调查 近年 我国的七大水系 湖泊 水库 部分地区地下水及近岸海域都受到不同程度的污染 二 大气污染 大气污染主要有两种 人为和自然 而其中人为的为大部分的 大多是因为石化原料的燃 烧或废弃物的燃烧等 在现代高速发展的社会中 人为的污染对大气污染起到了决定性的作用 在世界的八大公 害事件中有五起是关于大气污染的 据统计 全世界一年排废气的量为 6 亿多吨 中国环 境公报 对 1997 年和 1995 年的二氧化碳排量比较 排放量增加了 114 万吨 而大气污染 最容易造成的就是酸雨 这个被称为 空中死神 已经造成了全面的污染 而我国的酸雨 问题十分的严重 据统计 我国酸雨出现的面积广 酸度大 已经超过了欧美国家 可见 我国的大气污染问题不容忽视 三 土壤污染 土壤是人类赖以生存的地方 作为我们生产生活的重要场所 它主要表现在土壤失去活力 土地沙漠化 没法耕种 据 1993 年我国的耕地面积的统计减少 322700 平方公顷 这与整个青海省耕地面积相当 近年来我国土地不断的恶化 土地沙漠化加剧 水土流失仍然在加剧 致使长江有可能成 为第二条黄河 二 化学工业的发展趋势 一 发展生物柴油的必要性 目前 世界日益加剧的社会问题使人们不得不关注到能源上来 随着矛盾的加剧 能源将 推到一个更高的台阶之上 在我国这些问题更加的明显 虽然我国很富有 但是能用的不多 人均占有量更加的少 从 1992 年以来我国成为石油进口国 我国石油消费不断上涨 依赖程度不断加大 而这就 不得不是我国对于能源要有一个全新的认识 那就是我国必须开发新型的能源 根据 BP 英国石油 公司世界能源统计报告 现在全球剩余的石油探明储量截至 2002 年 仅有 1427 亿吨 而世界石油储量仅有 40 年 而我国仅有 15 年 表 1 2 能源将制约我 国的经济的发展 世界石化能源储采比 单位 年 国家或地方 储采比 石油 煤炭 天然气 中国 15 82 46 OECD 国家 9 7 2 7 14 1 世界平均 40 204 60 表来源于 BP 公司世界石油能源统计 2003 年 根据美国 2004 年 12 月公布的统计数据 2004 年世界油的储量及石油产量及其他地区构成 表有关我国石油 天然气等的储量相比中东等地区是很少的 而我国经济的高速发展 使 对石油 天然气等优质能源的消费增加是很快的 从 1996 年起 我国成为石油进口国家 依赖度越来越高 根据 2000 年石油能源可能进口依赖度预测 表 1 3 可以看出能源对于我国而言是一个 挑战 1997 年 2010 年 2020 年 OECD 54 3 63 0 70 03 北美洲 44 6 52 4 58 0 欧洲 52 5 67 2 79 0 亚太 88 8 91 5 92 2 中国 22 3 61 0 76 9 印度 57 4 85 2 91 6 南亚国家 87 2 95 1 96 1 东西方国家 53 7 61 0 80 7 表 1 3 根据美国能源信息署最新预测结果 随着世界经济 社会的发展 未来世界能源需求量将 继续增加 预计 2010 年世界能源需求量达到 105 99 亿吨油当量 2020 年达到 128 89 亿 吨油当量 2025 年达到 136 50 亿吨油当量 年平均增长为 1 2 欧洲和北美洲两个发达 地区能源消费占世界总量的比例将继续呈下降的趋势 而亚洲 中东 中南美洲等地区保 持增长趋势 伴随世界能源储量分布集中度的增大 对能源资源的争夺将日趋激烈 争夺 的方式也将更加的复杂 由能源争夺而引起的冲突和战争的可能性依然存在 而且 我们还可以看出在这能源之下还有危机 那就是环境 根据 EIA 统计 1990 年世界 二氧化碳的排量约为 215 6 亿吨 2001 年达到 239 亿吨 预计 2010 年将为 277 2 亿吨 2025 年达到 371 2 亿吨 年增长 1 85 面对以上的挑战 未来世界能源供应和消费将向 多元化 清洁化 高效化 全球化和市场化方向发展 这样才能走可持续发展路线 才能 让人类走得更远更长久 在 18 世纪以前世界一次性能源消费结构中长期占首要地位的是薪柴 19 世纪下半叶开始 煤取代薪柴 从而加速了近代工业的发展 1965 年以后石油取代了煤 世界能源结构发生 了巨变 虽然石化能源为现代工业的进步做了重要的贡献 而在这种外表迅猛的发展背后 是我们在做一个自我灭亡的游戏 根据 2002 2003 年我国 两控区 二氧化硫污染现状统计 表 1 4 表明 2002 2003 年酸 雨控区 106 个城市中 降水平均酸度 3 6 出现酸雨的有 95 个城市 占 89 6 虽然酸 雨控区污染基本稳定 但是污染严重的地区还在进一步的加重 而在世界不同的区域的可 吸入颗粒的排放量的统计数据 表 1 5 可以看出化石燃料在燃烧中释放的可吸入颗粒物 对人类会造成多么大的影响 而中国在这方面却远高于世界其他国家 二氧化硫的污染调查 单位 二氧化硫浓度的分级 二氧化硫控制区 酸雨控制区 2002 年 2003 年 2002 年 2003 年 二级城市比例 40 6 39 1 79 5 95 三级城市比例 31 3 25 0 13 7 14 7 劣三级城市比例 28 1 35 5 6 8 10 3 表 1 4 不同区域的 PM10 排放量 单位 百万吨 年 区域 1990 年 2004 年 区域 1990 年 2004 年 高线 低线 高线 低线 美国 22 42 6 22 5 印度 12 5 49 4 22 8 日本 8 2 10 0 5 3 其他地区 68 6 216 129 西欧 23 5 36 7 18 东欧 17 1 33 3 20 5 中国 46 4 261 89 6 注 不含生物质燃烧和二次氮氧有机物 表 1 5 通过以上的一些文字和数据表明了我国以及世界的能源发展的方向和趋势是 高效化 清 洁化 全球化等路线 开发利用高效节清洁能源能很必要 随着社会的不断的发展 高效清洁能源的前景十分的 大 此种能源有很多的途径可以得到 以下就介绍一种十分重要的一种 生物柴油 生物柴油的开发利用迫不及待 西方国家生物柴油产业发展迅速 促使我国的生物柴油的 发展 近年来 西方国家加大生物柴油的商业化投资力度 使生物柴油的投资规模增大 开工项目增多 美国 加拿大 巴西 日本 印度等国家都在积极的发展这项产业 我国随着石油进口的依赖度的加大 这使我国的能源安全已面临挑战 与国外相比 我国 发展生物柴油方面有一定的距离 但就我国的条件和资源而言发展生物柴油是十分要紧的 国家发展大计 而我国加入 WTO 之后 在如何面对经济高速发展和环境保护的双重压力背景下 加快高校 清洁的生物柴油产业化进程显得更为迫切了 在我国生物柴油有丰富的源材料 麻风树 绿玉树 续随子 油桐 橡胶 乌桕 花生 大豆 苦参 米糠 东京野茉莉 玉米 向日葵 苍耳 苦苣菜 红花 光皮树 红瑞木 欧李 山杏 椰子 油菜 海甘蓝 微孔草 黄连木 色林戚 亚麻 芝麻 天仙子 桉 树 木棉 油茶 沙棘 山桐子 在我国生物柴油研究进展前景很大很宽 我国政府为解决能源节约替代和绿色环保问题制 定一些政策和措施 早有一些专家学者已致力于生物柴油的研究 倡导工作 而且 各大 院校及科研单位都分别在进行实验室的开发和小型的工业试验 但产业化还要一段时间才 能实行 正是这前人栽树后人乘凉的优势之下 我们这一代人更有信心在前辈的肩上将他 开发利用 而从环境言环境的优化作用这些更加促使生物柴油的开发利用 二 现代生物柴油的一些制备方法 一 直接混合法或稀释 主要是为降低其黏度 提高挥发度 通过对其天然油脂类的提取后与柴油的溶剂或醇类按 一定比例混合而行成的一种混合油 二 微乳液法 通过对动植物油的高黏度的解决 进行与甲醇 乙醇等溶剂的混合成为一种透明 热力学 稳定的胶体分散系 如 Neuma 等使用表面活性剂 主要成分为豆油皂质 十二烷基碳酸 钠及脂肪酸乙醇胺 助表面活性剂 成分为乙基 丙